अद्वितीय अल्ट्राफास्ट लेजर भाग दुई

अद्वितीयअल्ट्राफास्ट लेजरभाग दुई

फैलावट र पल्स फैलाउने: समूह ढिलाइ फैलावट
अल्ट्राफास्ट लेजरहरू प्रयोग गर्दा सामना गर्ने सबैभन्दा कठिन प्राविधिक चुनौतीहरू मध्ये एक भनेको सुरुमा उत्सर्जित अल्ट्रा-शर्ट पल्सको अवधि कायम राख्नु हो।लेजर। अल्ट्राफास्ट दालहरू समय विकृतिको लागि धेरै संवेदनशील हुन्छन्, जसले दालहरूलाई लामो बनाउँछ। प्रारम्भिक पल्सको अवधि छोटो हुँदा यो प्रभाव अझ खराब हुन्छ। जबकि अल्ट्राफास्ट लेजरहरूले 50 सेकेन्डको अवधिमा पल्स उत्सर्जन गर्न सक्छन्, तिनीहरूलाई लक्षित स्थानमा पल्स प्रसारित गर्न मिरर र लेन्सहरू प्रयोग गरेर वा हावा मार्फत पल्स प्रसारण गर्न समयमै विस्तार गर्न सकिन्छ।

यस पटकको विकृतिलाई समूह ढिलाइ फैलावट (GDD) नामक उपाय प्रयोग गरेर परिमाण गरिन्छ, जसलाई दोस्रो-अर्डर फैलावट पनि भनिन्छ। वास्तवमा, त्यहाँ उच्च-अर्डर फैलावट सर्तहरू पनि छन् जसले अल्ट्राफार्ट-लेजर पल्सको समय वितरणलाई असर गर्न सक्छ, तर व्यवहारमा, यो सामान्यतया GDD को प्रभाव जाँच गर्न पर्याप्त हुन्छ। GDD एक फ्रिक्वेन्सी-निर्भर मान हो जुन दिइएको सामग्रीको मोटाईमा रैखिक समानुपातिक हुन्छ। ट्रान्समिशन अप्टिक्स जस्तै लेन्स, विन्डो, र वस्तुगत कम्पोनेन्टहरूमा सामान्यतया सकारात्मक GDD मानहरू हुन्छन्, जसले संकेत गर्दछ कि एक पटक संकुचित पल्सले प्रसारण अप्टिक्सलाई उत्सर्जित भन्दा लामो पल्स अवधि दिन सक्छ।लेजर प्रणालीहरू। कम फ्रिक्वेन्सी भएका कम्पोनेन्टहरू (अर्थात, लामो तरंग दैर्ध्य) उच्च फ्रिक्वेन्सी भएका कम्पोनेन्टहरू (अर्थात्, छोटो तरंग दैर्ध्य) भन्दा छिटो प्रचार गर्छन्। जब नाडी अधिक र अधिक पदार्थबाट गुज्रन्छ, पल्समा तरंगदैर्ध्य समयको साथ अझ बढि विस्तार हुनेछ। छोटो पल्स अवधिको लागि, र त्यसकारण फराकिलो ब्यान्डविथको लागि, यो प्रभाव थप अतिरंजित छ र महत्त्वपूर्ण पल्स समय विकृतिको परिणाम हुन सक्छ।

अल्ट्राफास्ट लेजर अनुप्रयोगहरू
स्पेक्ट्रोस्कोपी
अल्ट्राफास्ट लेजर स्रोतहरूको आगमन पछि, स्पेक्ट्रोस्कोपी तिनीहरूको मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्रहरू मध्ये एक भएको छ। पल्स अवधिलाई फेमटोसेकेन्ड वा एटोसेकेन्डमा घटाएर, भौतिक विज्ञान, रसायन विज्ञान र जीवविज्ञानमा गतिशील प्रक्रियाहरू जुन ऐतिहासिक रूपमा अवलोकन गर्न असम्भव थियो अब हासिल गर्न सकिन्छ। मुख्य प्रक्रियाहरू मध्ये एक परमाणु गति हो, र परमाणु गतिको अवलोकनले प्रकाश संश्लेषण प्रोटीनहरूमा आणविक कम्पन, आणविक पृथक्करण र ऊर्जा स्थानान्तरण जस्ता आधारभूत प्रक्रियाहरूको वैज्ञानिक समझलाई सुधार गरेको छ।

बायोइमेजिङ
पीक-पावर अल्ट्राफास्ट लेजरहरूले ननलाइनर प्रक्रियाहरूलाई समर्थन गर्दछ र जैविक इमेजिङको लागि रिजोलुसन सुधार गर्दछ, जस्तै बहु-फोटोन माइक्रोस्कोपी। बहु-फोटोन प्रणालीमा, जैविक माध्यम वा फ्लोरोसेन्ट लक्ष्यबाट ननलाइनर सिग्नल उत्पन्न गर्न, दुई फोटोनहरू ठाउँ र समयमा ओभरल्याप हुनुपर्छ। यो ननलाइनर मेकानिजमले एकल-फोटोन प्रक्रियाहरूको अध्ययनलाई प्लेग गर्ने पृष्ठभूमि फ्लोरोसेन्स संकेतहरूलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाएर इमेजिङ रिजोल्युसन सुधार गर्दछ। सरलीकृत संकेत पृष्ठभूमि चित्रण गरिएको छ। मल्टिफोटोन माइक्रोस्कोपको सानो उत्तेजना क्षेत्रले फोटोटोक्सिसिटीलाई पनि रोक्छ र नमूनामा हुने क्षतिलाई कम गर्छ।

चित्र १: बहु-फोटोन माइक्रोस्कोप प्रयोगमा बीम मार्गको उदाहरण रेखाचित्र

लेजर सामग्री प्रशोधन
अल्ट्रासार्ट लेजर स्रोतहरूले लेजर माइक्रोमेसिनिङ र सामग्री प्रशोधनमा पनि क्रान्तिकारी परिवर्तन गरेका छन् किनभने अल्ट्राशर्ट पल्सले सामग्रीसँग अन्तरक्रिया गर्ने अनौठो तरिकाले गर्दा। पहिले उल्लेख गरिएझैं, LDT छलफल गर्दा, अल्ट्राफास्ट पल्स अवधि सामग्रीको जालीमा तातो प्रसारको समय स्केल भन्दा छिटो हुन्छ। अल्ट्राफास्ट लेजरहरूले भन्दा धेरै सानो ताप-प्रभावित क्षेत्र उत्पादन गर्दछनानोसेकेन्ड स्पंदित लेजरहरू, कम चीरा घाटा र अधिक सटीक मेसिनिंग को परिणामस्वरूप। यो सिद्धान्त चिकित्सा अनुप्रयोगहरूमा पनि लागू हुन्छ, जहाँ अल्ट्राफार्ट-लेजर काटनको बढ्दो परिशुद्धताले वरपरका तन्तुहरूमा हुने क्षतिलाई कम गर्न र लेजर शल्यक्रियाको क्रममा बिरामीको अनुभवलाई सुधार गर्न मद्दत गर्दछ।

एटोसेकेन्ड पल्स: अल्ट्राफास्ट लेजरहरूको भविष्य
अनुसन्धानले अल्ट्राफास्ट लेजरहरूलाई अगाडि बढाउन जारी राख्दा, छोटो पल्स अवधिहरूसँग नयाँ र सुधारिएको प्रकाश स्रोतहरू विकास भइरहेका छन्। छिटो भौतिक प्रक्रियाहरूमा अन्तरदृष्टि प्राप्त गर्न, धेरै शोधकर्ताहरूले एटोसेकेन्ड पल्सको उत्पादनमा ध्यान केन्द्रित गरिरहेका छन् - चरम पराबैंगनी (XUV) तरंगदैर्ध्य दायरामा लगभग 10-18 सेकेन्ड। एटोसेकेन्ड पल्सले इलेक्ट्रोन गतिको ट्र्याकिङलाई अनुमति दिन्छ र इलेक्ट्रोनिक संरचना र क्वान्टम मेकानिक्सको हाम्रो बुझाइ सुधार गर्दछ। औद्योगिक प्रक्रियाहरूमा XUV एटोसेकेन्ड लेजरहरूको एकीकरणले अझै महत्त्वपूर्ण प्रगति गर्न सकेको छैन, यस क्षेत्रमा जारी अनुसन्धान र प्रगतिहरूले लगभग निश्चित रूपमा यस प्रविधिलाई प्रयोगशालाबाट बाहिर र उत्पादनमा धकेल्नेछ, जस्तै फेमटोसेकेन्ड र पिकोसेकेन्डको मामलामा भएको छ।लेजर स्रोतहरू.